FR2602832A1

FR2602832A1 - Submerged liquid-raising appliance

Info

Publication number: FR2602832A1
Application number: FR8611809A
Authority: FR
Inventors: Guy De Seyssel
Original assignee: SPIREC
Current assignee: SPIREC
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1988-02-19
Also published as: FR2602832B1

Abstract

The present invention relates to a submerged liquid-raising appliance providing simultaneous cooling or heating of the liquid, which device can be applied to wine making vats. This appliance is characterised in that it comprises a cylindrical external enclosure 1 with a vertical lateral wall 2, a heat exchanger 14 with a double wall 15, 16 extending along the lateral wall 2 of the external enclosure and, on the lateral wall 2 of the enclosure and inside the latter, at least one deformable elastic membrane 11 bounding, together with the lateral wall 2 of the enclosure, a control chamber 12 and, together with the external wall 16 of the exchanger 14, a pumping chamber 9, and means for periodically supplying the control chamber 12 with pressurised fluid.

Description

La présente invention concerne un appareil remonteliquide immergé, assurait un refroidissemerit ou réchauffage simultané du liquide, lequel est appliquable plus perticulièrement mais non exclusivemerit à des cuves de vinifica- tion. The present invention relates to an immersed liquid-winding device, which provides simultaneous cooling or reheating of the liquid, which is more particularly applicable but not exclusive to vinification tanks.

Dans certaines industries agro-alimentaires, il est nécessaire d'assurer la circulation d' un liquide ou jus alimentaire tout eri le maintenant à une température prédeterminée. Dans le cas particulier du vin, pour pouvoir obteriir la meilleur extraction et conservation des composants nobles du vir, à partir de la vendange et pour conduire les fermentations au mieux, ii est très impo r tari t de pouvoir porter ou maintenir, suivant les stades de la vinification, le contenu des cuves à diverses températures.Or le respect de ces températures et la faible disparité selon les régior,s de la cuve sont difficiles à obtenir. Par ailleurs, à ces différents stades d'élaboration, le vin est un produit complexe, riche et fragile que l'or, rie peut, saris dommage, mettre en contact avec des parois à des températures trop éloignées de l'optimal, accélérer à des vitesses excessives ou soumetre à de trop forte tensions de cisaillemer,t entre des surfaces métalliques ou non. In certain agro-food industries, it is necessary to ensure the circulation of a liquid or edible juice while keeping it at a predetermined temperature. In the particular case of wine, to be able to obtain the best extraction and conservation of the noble components of the vir, from the harvest and to conduct the fermentations at best, it is very important to be able to carry or maintain, depending on the stages of the vinification, the content of the vats at various temperatures. However, compliance with these temperatures and the low disparity depending on the region of the vat are difficult to obtain. In addition, at these different stages of production, wine is a complex, rich and fragile product that gold can laugh, without damage, bring into contact with walls at temperatures too far from the optimum, accelerate to excessive speeds or subject to excessive shear stresses, t between metallic surfaces or not.

Ori cornait actuellement divers appareils qui assurer,t la circulation du "jus", tout eri donnant à ce jus urie température appropriée. On eri connaît certains qui utiliserait
un échangeur dans lequel or fait passer le jus en utilisant des pompes.Or ces pompes entraînent des accélératioris/vitesses qui n' arrangent pas le viri et par ailleurs elles créent des températures qui sont parfois trop chaudes ou trop froides au contact des parois de l'échangeur. D' au- tres cuves comportent des serpentins incorporés dans la paroi mais ces cuves pré sentent l'inconvénient d' avoir un coût élevé et de provoquer urie disparité des températures.Ori is currently working on various devices which ensure the circulation of the "juice", while at the same time giving this juice a suitable temperature. We know some who would use
an exchanger in which gold passes the juice using pumps. These pumps cause accelerations / speeds which do not arrange the viri and moreover they create temperatures which are sometimes too hot or too cold in contact with the walls of the 'exchanger. Other tanks have coils incorporated in the wall, but these tanks have the disadvantage of having a high cost and of causing a disparity in temperatures.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénienta des appareils connus en procurant uri appareil de conception particulièrement simple, facile à introduire dans le liquide à mettre eri circulation et assurant uri dé placement de ce liquide e douceur. The object of the present invention is to remedy the drawbacks of known devices by providing a device of particularly simple design, easy to introduce into the liquid to be put in circulation and ensuring a gentle displacement of this liquid.

A cet effet, cet appareil remorite-liquide immergé, assurant un refroidissement ou réchauffage simultané du liquide, lequel est appliquable plus particulièrement mais nori exclusivement à des cuves de vinification, est caractérisé eri ce qu'il comprend une enceinte externe cylindrique à paroi latérale verticale, et qui est fermée à ses deux extrémités par deux flasques transversaux et horizontaux, à savoir uri flasque inférieur traversé par ur conduit d'entrée du liquide à remonter et à refroidir ou réchauffer et uri flasque supérieur traversé par un conduit de sortie du liquide, ces deux conduits étant équipés de clapets ariti-retour montés de manière à n' autoriser un écoulement du li- quide que dans le sens ascendant, et, à l'intérieur de l'en- ceinte, uri échangeur de chaleur à double paroi s'étendant le long de la paroi latérale de l'enceinte externe, cet échar,- geur étant relié à des canalisations d'entrée et de sortie d'un fluide de refroidissement ou de chauffage, au moins une membrane élastique déformable portée par la paroi latéral de l'enceinte et à l'intérieur de celle-ci, et délimitant, avec la paroi latérale de 1' enceinte, une chambre de commande, et, avec la paroi exterr,e de l'échangeur, urie chambre de pompage, et des moyens pour alimenter périodiquement, suivant un régime pulsatoire modulable, la chambre de commande eri fluide sous pression et pour décharger ce fluide, de marnière à gorifl er et dégonfler alternstivement la membraie et à faire ainsi varier périodiquement le volume de la chambre de pompage, afin de provoquer une circulation pulsatoire de bas en haut du liquide à l'intérieur de l'en- ceinte et au contact de la paroi externe de l'échangeur. To this end, this submersed liquid towing device, ensuring simultaneous cooling or reheating of the liquid, which is applicable more particularly but nori exclusively to vinification tanks, is characterized by the fact that it comprises a cylindrical external enclosure with vertical side wall , and which is closed at its two ends by two transverse and horizontal flanges, namely a lower flange traversed by an inlet conduit for the liquid to be raised and cooled or reheated and an upper flange traversed by a fluid outlet conduit, these two conduits being fitted with return-flow valves mounted so as to allow a flow of the liquid only in the ascending direction, and, inside the enclosure, a double wall heat exchanger s 'extending along the side wall of the external enclosure, this splinter being connected to inlet and outlet pipes for a cooling or heating fluid, at least one e deformable elastic membrane carried by the side wall of the enclosure and inside thereof, and delimiting, with the side wall of one enclosure, a control chamber, and, with the outer wall, of the 'exchanger, urie pumping chamber, and means for periodically supplying, according to a modular pulsating regime, the control chamber eri fluid under pressure and for discharging this fluid, from marnor to gorifl er and deflate alternately the member and thus to vary periodically the volume of the pumping chamber, in order to cause a pulsating circulation from the bottom to the top of the liquid inside the enclosure and in contact with the external wall of the exchanger.

L'appareil suivant l'invention présente 1' avantage d'avoir une très grande compacité et de pouvoir être intro- duit facilement daris le médium contenant le liquide ou jus devant être mis en circulation vers le haut. Le déplacement du liquide à l'intérieur de l'enceinte s'effectue de bas en haut, eri douceur et saris risque d'oxydation ou autre altération. Le liquide est en effet exempt de tout contact avec le milieu extérieur et il est mis en mouvement saris brassage ou sccélération intempestive.Egalement l'écoulement pulsatoire du liquide de bas en haut est favorable aux échanges de chaleur et il empêche les dépôts de tertre. The apparatus according to the invention has the advantage of having a very compact size and of being able to be easily introduced into the medium containing the liquid or juice to be circulated upwards. The displacement of the liquid inside the enclosure takes place from bottom to top, eri softness and without risk of oxidation or other alteration. The liquid is indeed free from any contact with the external environment and it is set in motion without mixing or untimely acceleration. Also the pulsating flow of the liquid from bottom to top is favorable to heat exchanges and it prevents deposits of mound.

On décrira ci-après,à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel :
La figure 1 est ure vue eri coupe axiale schématique illustrant le principe de fonctionnement d'un appareil remonte-liquide immergé suivant l'invention .Various embodiments of the present invention will be described below, by way of nonlimiting examples, with reference to the appended drawing in which:
Figure 1 is ure eri schematic axial section view illustrating the operating principle of a submersible liquid lift device according to the invention.

La figure 2 est urie vue en coupe axiale et verticale d'urne forme d' exécution non limitative d'un appareil re mor,te-liquide immergé suivant l'invention. Figure 2 is urie view in axial and vertical section of urn non-limiting embodiment of a re mor device, te-liquid submerged according to the invention.

La figure 3 est une vue en coupe horizontale et transversale faite suivant la ligne III-III de la figure 1. Figure 3 is a horizontal and cross-sectional view taken along line III-III of Figure 1.

L'appareil remorate-liquide immergé suivant l'in- veritiori dont le principe est représenté schématiquement sur la figure 1 comporte ue enceinte externe 1 comportant urie paroi latérale cylindrique 2, d'axe vertical, et qui est fermée à ses deux extrémités par deux flasques trerisverseux et horizontaux à savoir uri flasque supérieur 3 et un flasque inférieur 4. Le flasque horizontal inférieur 4 est traversé par un conduit 5 d'entrée du liquide à remonter et à refroidir ou réchauffer.Sur ce conduit 5 est monté uri clapet anti-retour 6 autorisant le passage du liquide uniquement dans le ses ascendant. Sur le flasque horizontal et traras- versal supérieur 3 est monté par ailleurs uri conduit 7 de sortie du liquide, conduit dans lequel est disposé uri clapet anti-retour 8 autorisent uniquement cette sortie.Les deux clapets 6 et 8 sont disposés dans les parties marginales des deux flasques respectifs 3 et 4 de manière que les conduits 5 et 7 débouchent dans urie chambre de pompage ex terrine 9 délimitée, vers l'extérieur, par une membrane élastique déformable 11. Cette membrane élastique 11 peut être coristituée eri urie ou plusieurs pièces. Dans la forme d'exécution non limitative représentée sur le dessin la membrane élastique il est formée d'une seule pièce et elle constitue uri manchon dont les deux extrémités longitudinales sont fixées d'une manière étanche à l'enceinte 1, dans les zones de liaison entre la paroi latérale 2 de celle-ci et les flasques 3, 4.La membrane élastique 11 délimite ainsi, avec le paroi latérale 2 de 1' enceinte 1, une chambre de commande 12 qui peut être alimeritée en fluide sous pression par urie canalisation 13 raccordée à la paroi latérale 2 et débouchant à l'intérieur de l'enceinte 1. The submerged liquid-trailer apparatus according to the invention, the principle of which is shown diagrammatically in FIG. 1, comprises an external enclosure 1 comprising a cylindrical side wall 2, of vertical axis, and which is closed at its two ends by two trerisverseux and horizontal flanges, namely uri upper flange 3 and a lower flange 4. The lower horizontal flange 4 is crossed by a conduit 5 for inlet of the liquid to be raised and cooled or reheated. On this conduit 5 is mounted uri check valve return 6 authorizing the passage of the liquid only in the ascending ses. On the horizontal and upper transverse flange 3 is also mounted a conduit 7 for the outlet of the liquid, a conduit in which is arranged a non-return valve 8 which only allow this outlet. The two valves 6 and 8 are arranged in the marginal parts of the two respective flanges 3 and 4 so that the conduits 5 and 7 open into a pumping chamber ex terrine 9 delimited, towards the outside, by a deformable elastic membrane 11. This elastic membrane 11 can be co-formed eri urie or several pieces . In the nonlimiting embodiment shown in the drawing, the elastic membrane is formed in one piece and it constitutes a sleeve, the two longitudinal ends of which are fixed in a sealed manner to the enclosure 1, in the areas of connection between the side wall 2 of the latter and the flanges 3, 4. The elastic membrane 11 thus delimits, with the side wall 2 of the enclosure 1, a control chamber 12 which can be supplied with fluid under pressure by urie pipe 13 connected to the side wall 2 and opening out inside the enclosure 1.

Par ailleurs l'appareil suivant l'invention contient, dans sa partie centrale, uri échangeur de chaleur 14 qui peut être de tout type approprié, cylindrique, spiralé etc... Cet échangeur de chaleur 14 comprend urie double paroi à savoir urie paroi interne 15 et urie paroi ex terrine 16 qui délimitent eritre elles uri volume traversé par un fluide de chauffage ou de refroidissement. Ce volume communique, d'un côté, avec un conduit 17 d'entrée du fluide de chauffage ou de refroidissement et, d'un autre côté, avec uri conduit 18 de sortie de ce fluide, la circulation de ce fluide étant matérialisée par les flèches eri trait plein. La paroi exter rie 16 de l'échangeur 14 délimite, conjointement avec la membrane 11, la chambre de pompage 9. Furthermore, the apparatus according to the invention contains, in its central part, a heat exchanger 14 which may be of any suitable type, cylindrical, spiral, etc. This heat exchanger 14 comprises a double wall, namely an internal wall 15 and urie wall ex terrine 16 which delimit eritre them uri volume crossed by a heating or cooling fluid. This volume communicates, on the one hand, with a conduit 17 for entry of the heating or cooling fluid and, on the other hand, with a conduit 18 for outlet of this fluid, the circulation of this fluid being materialized by the arrows eri solid line. The outer wall 16 of the exchanger 14 delimits, together with the membrane 11, the pumping chamber 9.

Lorsqu'on alimente pé riodiquemen t le chambre de commande 12 eri fluide sous pression (avec de l'eau ou de l'air comprimé par exemple), cette membrane 11 se gonfle en réduisant le volume de la chambre de pompage 9. De ce fait le liquide qui se trouve alors dans cette chambre 9, est refoulé vers le haut, par suite de l'accroissement de pres siori dans la chambre de pompage 9, et il s'écoule dans le conduit de sortie 7, er, passant à travers le clapet anti- retour 8.Le liquide à remonter est empêché de s'écouler eri sens iris erse du fait de la fermeture du clapet anti-retour 6. Lorque la membrane élastique est soumise à urie dépressiori, elle revient eri position de repos, à plat contre la paroi latérale 2, comme il est représerité eri trait mixe sur la figure 1. De ce fait le volume de la chambre de pompage 9 augmente, ce qui produit urie aspiration entraînant la fermeture du clapet anti-retour de sortie 8 et au contraire l'ouverture du clapet anti-retour d'entrée 6.Une certaine quantité de liquide peut alors être aspirée à l'intérieur de la chambre de pompage 9, après quoi le cycle précédent peut recommencer. When the control chamber 12 eri is pressurized fluid periodically (with water or compressed air for example), this membrane 11 swells, reducing the volume of the pumping chamber 9. makes the liquid which is then in this chamber 9, is discharged upwards, as a result of the increase of almost siori in the pumping chamber 9, and it flows in the outlet conduit 7, er, passing to through the non-return valve 8. The liquid to be reassembled is prevented from flowing in an iris direction due to the closing of the non-return valve 6. When the elastic membrane is subjected to a depressed urie, it returns to its rest position , flat against the side wall 2, as shown in eri dashed line in FIG. 1. As a result, the volume of the pumping chamber 9 increases, which produces a suction suction causing the outlet check valve 8 to close. and on the contrary the opening of the inlet non-return valve 6. ntity of liquid can then be sucked inside the pumping chamber 9, after which the previous cycle can start again.

On voit donc que l'appareil suivant l'invention permet uri pompage pulsatoire du liquide à l'intérieur de la chambre de pompage 9 et sori refoulement à travers le clapet de sortie 8. La circulation du liquide de bas e haut est matérialisée par les flèches eri tirets. Ce pompage provoque un déplaçement du liquide eri douceur, ce qui est particuliè- remer,t avantageux lorsque le liquide est relativement fragile, comme cela est le cas du viri. It can therefore be seen that the apparatus according to the invention allows pulsating pumping of the liquid inside the pumping chamber 9 and therefore delivery through the outlet valve 8. The circulation of the liquid from bottom to top is materialized by the arrows eri dashes. This pumping causes a displacement of the liquid very smoothly, which is particularly advantageous when the liquid is relatively fragile, as is the case with the viri.

L'échangeur de chaleur 14 peut être de n'importe quel type, comme or l'a indiqué précédement, à corlditior qu'il présente une paroi externe d'échange thermique 16 s'étendant le long et à distance de la paroi latérale 2 de l'enceinte 1, afin de délimiter la chambre de pompage 9 dans laquelle est logée la membrarie élastique 11. The heat exchanger 14 can be of any type, as indicated above, as a result of having an external heat exchange wall 16 extending along and at a distance from the side wall 2 of the enclosure 1, in order to delimit the pumping chamber 9 in which the elastic member 11 is housed.

Dans la forme d' exécution particulière de 1' iriveri- tiori qui est représentée sur les figures 2 et 3, le conduit 5 d'entrée du liquide est disposé axialemerit et il pénètre à l'intérieur de l'enceinte 1, à travers le flasque inférieur 3, jusqu'à proximité immédiate du flasque supérieur 3. Par ailleurs l'échangeur de chaleur 14 à double paroi ménage uri espace libre entre sori extrémité inférieure et le flasque inférieur 4. Cette disposition permet une circulation alter- née du liquide à l'intérieur de l'appareil.Eri effet ce liquide s'écoule vers le haut à l'intérieur du conduit 5, e pénétrant dans 1' appareil à travers le clapet anti-retour d' entrée 6, jusqu'à l'extrémité supérieure du conduit 5 après quoi le liquide s'écoule vers le bas entre le conduit central 5 et la paroi irlterne 15 de l'échangeur de chaleur 14, et il remonte eresuite le long de la paroi externe 16 de l'échangeur de chaleur 14, dans la chambre de pompage 9, pour sortir par le conduit 7. In the particular embodiment of the iriveritiori which is shown in FIGS. 2 and 3, the liquid inlet conduit 5 is arranged axially and it penetrates inside the enclosure 1, through the lower flange 3, in the immediate vicinity of the upper flange 3. Furthermore the heat exchanger 14 with double wall cleaning uri free space between the lower end and the lower flange 4. This arrangement allows alternating circulation of the liquid to inside the device. Eri effect this liquid flows upwards inside the duct 5, e entering the device through the inlet check valve 6, to the end upper part of the duct 5 after which the liquid flows downwards between the central duct 5 and the internal wall 15 of the heat exchanger 14, and it rises upwards along the external wall 16 of the heat exchanger 14 , in the pumping chamber 9, to exit through the conduit 7.

Il est à noter que la disposition particulière de l'apareil permet d'utiliser, pour gonfler/dégonfler la membrane 11, le fluide même (refroidisseur ou réchauffeur) qui circule à l'intérieur de l'échangeur 14. Ceci est uri avaritage déterminant de simplicité. It should be noted that the particular arrangement of the apparatus makes it possible to use, for inflating / deflating the membrane 11, the very fluid (cooler or heater) which circulates inside the exchanger 14. This is a decisive damage. of simplicity.

Claims

1.- Submerged liquid lift device, providing uri simultaneous cooling or reheating of the liquid, which can be applied more particularly but not exclusively to vinification tanks, characterized er, that it comprises a cylindrical external enclosure (1) with vertical side wall (2), and which is closed at its two ends by two transverse and horizontal flanges, namely a lower flange (4) traversed by an inlet duct (5) for the liquid to be raised and cooled or reheated and a higher flange (3) traversed by an outlet pipe (7) for the liquid, these two coriduits (5,7) being fitted with non-return valves (6,8) mounted so as to allow a flow of the liquid only in the direction ascending, and, at the rear of the enclosure (1), a double wall heat exchanger (14) (15,16) extending along the side wall (2) of the external enclosure , this exchanger (14) being connected to pipelines (17,18) for routing and output of a fluid e cooling or heating, and, on the side wall (2) of the enclosure and inside thereof, at least one deformable elastic membrane (11) delimiting, with the side wall (2) of 1 enclosure, a control chamber (12), and, with the external wall (16) of the unloader (14), a pumping chamber (9), and means for feeding periodically, followed a modular pulsating regime , the control chamber (12) in pressurized fluid and for discharging this fluid, so as to inflate and degrade the membrane alternately (11) and thus to periodically vary the volume of the pumping chamber (9), in order to cause uri pulsating circulation from bottom to top of the liquid inside the enclosure and in contact with the external wall (16) of the exchanger (14).

2.- Apparatus according to claim 1 characterized eri that the elastic membrane (11) is formed in one piece and it constitutes a sleeve dot the two longitudinal ends are fixed with a tight seal to the enclosure (1), in the connection zones entered the side wall (2) thereof and the flanges (3, 4).

3.- Apparatus according to any one of the dreams, previous dicatioris characterized in that the conduit (5) of the liquid inlet is disposed axially and it penetrates inside the enclosure (1), through the flange lower (3), in the immediate vicinity of the upper flange (4) and the double wall heat exchanger (14) is open at its lower end.

4.- Apparatus according to any one of the preceding reveridications characterized eri that gold, uses, to inflate and deflate the deformable elastic membrane (11), the fluid flowing inside the exchanger (14).